tinyAVR1の12bitタイマTCD0で2相パルス出力: 居酒屋ガレージ日記

2026年6月 3日 (水)

tinyAVR1の12bitタイマTCD0で2相パルス出力

3種類あるtinyAVR系統、その中でtinyAVR1系統だけに
入っている「12bitタイマ　TCD0」。
この波形出力機能を使って2相パルスを出してみました。

利用するのは「1傾斜動作」。
データシートにはこのような例が記されています。

カウントアップされる12bitカウンタと
　CMPASET、CMPACLR
　CMPBSET、CMPBCLR
4つの比較レジスタとの一致で2つの出力波形が生成
されます。
CMPASET、CMPACLR、CMPBSET、CMPBCLRの順番を
うまくセットすれば2相パルス出力が得られます。

実験した回路。
使ったのは14ピンのATtiny1614。
「0～F」を設定できるデジタル・スイッチで16種の
出力周波数を得ました。

試した最高周波数が1MHz。
EXTCLKに入れたパルスを元に、ハードウェアが
2相パルスを出してくれます。
　　16bitタイマのTCA0を使って
　　EXTCLKを発生させてます。

ですので、Arduino UNO R3で苦労したコンペアマッチ
割り込みの遅れ、これは気にしなくてかまいません。
　　10kHzの2相パルス(割り込み周期25us)が
　　限度でした

1MHzの2相パルス出力をオシロで見た波形

「何発出したらストップ！」をしたいのですが、
それはまた今度。

バックアップがわりのスケッチ
　　ダウンロード - quad_pls01.txt
　　　　.inoじゃなく.txtにしてます

Arduino IDEの設定

16種の周波数(1Hz～1MHz)を設定するための分周比テーブル。

/*****  TCA分周データテーブル  *****/
//  周波数発生モードなので8MHzを1/2した
//  4MHzを原発振周波数と考える
//  2相パルスを出すTCDでさらに1/4される
const struct{
  const word cmp0;      // TCA0 CMP0データ 1/(n-1)
  const byte clksel;    // プリスケーラ設定値 + ENABLE(b0)
                        // 1/1,2,4,8,16,64,256,1024
}frq_tbl[] = {
  { 15625,  0b00001010 },  // 0   1Hz 1/64
  { 31250,  0b00001000 },  // 1   2Hz 1/16
  { 12500,  0b00001000 },  // 2   5Hz 1/16
  {  6250,  0b00001000 },  // 3  10Hz 1/16
  {  3125,  0b00001000 },  // 4  20Hz 1/16
  {  2500,  0b00000110 },  // 5  50Hz 1/8
  {  1250,  0b00000110 },  // 6 100Hz 1/8
  {   625,  0b00000110 },  // 7 200Hz 1/8
  {  1000,  0b00000010 },  // 8 500Hz 1/2
  {   500,  0b00000010 },  // 9  1kHz 1/2
  {   250,  0b00000010 },  // A  2kHz 1/2
  {   100,  0b00000010 },  // B  5kHz 1/2
  {   100,  0b00000000 },  // C 10kHz 1/1
  {    50,  0b00000000 },  // D 20kHz 1/1
  {    10,  0b00000000 },  // E 100kHz 1/1
  {     1,  0b00000000 },  // F   1MHz 1/1
};      //        |||+--- ENABLE
        //        +++---- プリスケーラ

2相パルス出力関連の過去記事
・2024年10月13日：1/nカウント方式とDDS方式の2相パルス発生回路
・2024年9月27日：1クロックでも速くしたい　DDS方式の2相パルス発生器

・2018年5月25日:アナログ入力で2相パルスの周波数と正転逆転を制御する発振器
　　　　↑
　　　ここあれこれ過去記事へのリンク

・手組み基板のようす

※追記

せっかく出力できた2相パルスをカウントするには、
tinyAVR1系内蔵のカウンタシステムはチカラ不足
でした。

・TCD(12bit)で2相パルス出力
　　これはうまいこといきました

・TCA(16bit)でメインクロックを分周して
　TCDのクロック入力に入れ、2相パルスの
　周波数を可変。
　　これも成功

・残るは2つのTCB(16bit)
　　これでパルス数を数えられないか？

ところが・・・
TCBは内蔵クロックの他はCLK_TCAしか
カウントできないのです。

イベント(事象)をカウントできればTCBの応用
範囲が広がるんですが・・・
上の表、事象入力がありますがこれをクロックには
できません。
キャプチャなどのカウント制御用です。

さらにTCBにはプリスケーラが無いのでTCAの
代わりはできません。
そして、TCAは1つしかないし・・・

・TCAの入力部

計数器(CNT)の左上右矢印、クロック入力として
CLK_TCAがあります。
これがTCBのクロック入力として使えます。
これを利用してイベント信号をTCBのクロックにする
ことは可能です。
しかし、そうすると、TCAを別の用途で使うということ
ができなくなってしまいます。

ということで、
　　何発出したかを数えてパルスを停止
という機能、ATtiny1614ではあきらめました。

さらに・・・
tinyAVR2のATtiny3224はTCDを持ってません。
　　日本語データシート(2021年）で
　　「TCD 1つ」と表にしてありますが
　　英文のを見ると「0」。日本語でも
　　TCDの説明はありません。

TCAかTCBで2相パルスを出す方法を模索！
でしょうか。

※ATtiny3224ならなんとかなるか
16bitタイマのTCAを1つとTCBを2つ持っていて
12bitのTCDがないATtiny3224。
　　これだと、なんとかなりそうです。

まず、ATtiny3224のTCB、そのクロック入力は
こんな具合にイベントが使えます。

TCAを横取りせずにカウントできるわけです。

そしてTCAでは、「周波数波形生成モード」を使えば
こんなふうに2相パルスが出力できます。

「何発出したかを数えてパルスを停止 」機能が
実現できそうな感じです。